靈敏度簡介

　　靈敏度（Sensitivity）是指某方法對單位濃度或單位量待測物質(zhì)變化所致的響應(yīng)量變化程度，它可以用儀器的響應(yīng)量或其他指示量與對應(yīng)的待測物質(zhì)的濃度或量之比來描述。靈敏度指示器的相對于被測量變化的位移率，靈敏度是衡量物理儀器的一個標(biāo)志，特別是電學(xué)儀器注重儀器靈敏度的提高。通過靈敏度的研究可加深對儀表的構(gòu)造和原理的理解。

靈敏度百科

　　靈敏度（Sensitivity）是指某方法對單位濃度或單位量待測物質(zhì)變化所致的響應(yīng)量變化程度，它可以用儀器的響應(yīng)量或其他指示量與對應(yīng)的待測物質(zhì)的濃度或量之比來描述。靈敏度指示器的相對于被測量變化的位移率，靈敏度是衡量物理儀器的一個標(biāo)志，特別是電學(xué)儀器注重儀器靈敏度的提高。通過靈敏度的研究可加深對儀表的構(gòu)造和原理的理解。

　　應(yīng)用

　　天平在天平的指針上，有個很不顯眼的小滑塊感量砣，用來調(diào)節(jié)天平的靈敏度。感量砣向上移動，天平的靈敏度提高；測試靈敏度實驗感量砣向下移動，天平的靈敏度降低。原來天平的橫梁連同指針就是一個有固定轉(zhuǎn)軸的物體，轉(zhuǎn)動軸就是中央刀口O。當(dāng)天平兩盤中的質(zhì)量不等時，橫梁將傾斜一定角度θ，設(shè)兩盤中質(zhì)量分別為m1、m2（m1》m2），橫梁的質(zhì)量為M，其重心O在指針上距O為h的地方，天平臂長為L。根據(jù)力矩平衡條件∑M=0m2gLcosθ+Mghsinθ=m1gLcosθ上式表明：在兩盤質(zhì)量差（m1-m2）一定的條件下，比值L/M越大，h越小，則θ越大。即天平的靈敏度越高。一般地說，天平的L/M值是不能調(diào)節(jié)的，兩橫梁的重心高度h則可以通過感量砣的位置來改變：當(dāng)感量砣向上移動時，重心升高，h減小，天平的靈敏度提高；反之則靈敏度降低。天平的靈敏度并不要愈高愈好，因h減小同時，由于重心升高，則天平的穩(wěn)定性就變差，這時重力的回復(fù)力矩Mghsinθ越小，穩(wěn)定性變得極差。所以設(shè)計天平時應(yīng)同時兼顧靈敏度與穩(wěn)定性。

　　電表實驗室常用的電表是磁電式的，它的構(gòu)造是一個可轉(zhuǎn)動的線圈裝在永久磁鐵的磁場中，當(dāng)電流通過游絲流經(jīng)線圈時，因電流和磁場的相互作用，線圈克服游絲的反抗力矩偏轉(zhuǎn)一個角度，在磁感強度，線圈面積、線圈匝數(shù)和游絲強度一定時，電流的大小與線圈偏轉(zhuǎn)的角度成正比，我們以指針滿偏時電流Ig的大小看作電表的靈敏度，滿偏電流愈小靈敏度愈高，表頭滿偏電流一般為10微安到幾百毫安。如要測量微弱電流（10-6～10-10安）或微小電壓（10-3～10-6伏）就應(yīng)提高電表的靈敏度，采用一種高靈敏度的儀表即靈敏電流計。靈敏電流計的結(jié)構(gòu)包括三個主要部分，從中看出提高靈敏度的原理。磁場部分：由永久磁鐵產(chǎn)生的輻向磁場。偏轉(zhuǎn)部分：線圈可以在磁場內(nèi)轉(zhuǎn)動，它的上下端用金屬絲（張絲）繃緊，張絲同時作為線圈兩端的電流引線。由于用張絲代替了普通電表的轉(zhuǎn)軸和軸承，避免了機械摩擦，電流計的靈敏度得以提高很多。讀數(shù)部分：小鏡M固定在線圈上，它把光源射來的光反射到標(biāo)尺上，并形成一個光標(biāo)，當(dāng)電流通過線圈時，小鏡M隨線圈轉(zhuǎn)過θ角，反射光線轉(zhuǎn)過2θ角。光標(biāo)在標(biāo)尺上移動的距離d=2θL，l為小鏡M至標(biāo)尺的距離。由于線圈的偏轉(zhuǎn)角θ正比于電流Ig，所以光標(biāo)移動的距離d可以測出電流Ig的大小。采用光標(biāo)作“指針”代替普通電表的金屬指針，相當(dāng)于加長了指針的長度，進一步提高了電流計的靈敏度。

　　多用電表教科書上多用表表頭的左下角標(biāo)有“5000Ω/V”，它表示電表的靈敏度?！逫g×Rv=U，∴Rv/U=1/Ig，因此根據(jù)5000Ω/V可以知道表頭的滿偏電流Ig=U/Rv=1/5000=200（μA），Rv/U值越大，表頭的滿偏電流越小，電表越靈敏。所以一般多用電表的說明書上稱這個值為靈敏度。用Ig=1000微安，Rg=1000歐的電流表改裝成的電壓表的靈敏度是多少呢？是1/Ig=1000Ω/V

　　示波器將方波信號發(fā)生器輸出的頻率是1KHz幅度為0.5V的方波，送入示波器的“X輸入”，如屏上顯出水平方向的跡線長度，在J2458型示波器中不小于7.8格，在325-2型示波器中不小于6.3格，在J2459型示波器不小于5格，則示波器的X軸靈敏度即為合格。否則應(yīng)尋找原因，更換失效的元器件。

　　放大器對放大器來說，靈敏度一般指達到額定輸出功率或電壓時輸入端所加信號的電壓大小，因此也稱為輸入靈敏度；對音箱來說，靈敏度是指給音箱施加1W的輸入功率，在喇叭正前方1米遠處能產(chǎn)生多少分貝的聲壓值。

　　電視機電視機的靈敏度是指機器的熒光屏顯示出良好圖像時，從其天線端需要輸入的最小信號電壓值，即表示電視機接收微弱電磁波信號的能力。靈敏度的高低通常用“微伏”或“毫伏”來表示，這個數(shù)值越小，說明它接收微弱信號的能力越強，即電視機的接收靈敏度越高。高靈敏度的電視機，遠距離的收看效果好。電視機的靈敏度主要取決于電視機圖像通道部分（高頻頭和中頻放大器部分）的電路的性能設(shè)計。若通道部分的增益高、噪聲小，則電視機的靈敏度就高。國產(chǎn)晶體管黑白電視機一般在100μV左右，集成電路黑白電視機的靈敏度約為150μV左右，晶體彩色電視機的靈敏度約為200μV左右。要判斷電視機的靈敏度高低，最簡單的辦法是用對比的方法，即在同一地點用幾臺同型號規(guī)格的電視機接受同一電視臺信號或測試信號，然后縮短天線長度（注意不要改變天線的方向）或去掉天線，將對比度、亮度旋鈕置于適中位置，色飽和度鈕置最小位置，通過觀察熒光屏無信號時的噪聲點來判斷其靈敏度。一般用跳躍的黑白噪聲點多而濃，表示靈敏度就高；噪聲點稀而小、，靈敏度就低。噪聲點多的電視機，如果一旦有電視信號到來時，這種噪聲點就立即消失，而呈現(xiàn)清晰的圖像。如果有信號后圖像背景仍有噪聲點，則表明該機信噪比差，相對靈敏度不佳，也不是理想的情況。

　　耳機靈敏度通俗的講，耳機的靈敏度反映的是在同樣的響度的情況下，需要輸入的功率的大小。耳機靈敏度越高所需要的輸入功率越小，在同樣功率的音源下輸出的聲音越大。對于隨身聽等便攜設(shè)備來說，靈敏度是一個很值得重視的指標(biāo)。一般來說，隨身聽耳機靈敏度比監(jiān)聽級耳機高，在110db左右，因此對隨身聽來說這個值自然是越大越好。

　　話筒靈敏度是話筒在單位聲壓激勵下輸出電壓與輸入聲壓的比值，其單位是mV/Pa。為與電路中電平的度量一致，靈敏度也可以分貝值表示。早期分貝多以單位dBm 和dBV 表示：0dBm=1mW/Pa，即把1Pa 輸入聲壓下給600Ω負載帶來的1mW 功率輸出定義為0dB；0dBV=1V/μbar，把在1μbar 輸入聲壓下產(chǎn)生的1V 電壓輸出定義為0dB?，F(xiàn)在的分貝則以單位dBμ表示：0dBμ=0.775V/Pa，即將1Pa 輸入聲壓下話筒0.775V 電壓輸出定義為0dB（這樣就把話筒聲壓—電壓轉(zhuǎn)換后的電平度量，統(tǒng)一到電路中普遍采用的0dBμ= 0.775V 這一參考單位）。顯然，不論靈敏度如何表示，我們都可將它轉(zhuǎn)換為dBμ，前提是行輸入統(tǒng)一到Pa 這個單位。例如：NEUMANN U89 話筒的靈敏度是8mV/Pa，可直接由20lg［（0.008V/Pa）÷（0.775V/Pa）］得出其靈敏度約為-40dBμ。再如：AKG C414 話筒的靈敏度為-60dBV，由 0dBV=1V/μbar=10V/Pa 先求出1Pa 聲壓下-60dBV 的輸出電壓X： 20lg［（X V/Pa）÷（10V/Pa）］=-60 得出X=0.01（V），即它的靈敏度為10mV/Pa。再由式20lg［（0.01V/Pa）÷（0.775V/Pa）］ 可得其靈敏度約為-37dBμ。

　　射線探傷靈敏度是評價射線照相質(zhì)量的最重要的指標(biāo)，它標(biāo)志著射線探傷中發(fā)現(xiàn)缺陷的能力。靈敏度分為絕對靈敏度和相對靈敏度兩種。絕對靈敏度是指在射線底片上所能發(fā)現(xiàn)的沿射線穿透方向上的最小缺陷尺寸。相對靈敏度則用所能發(fā)現(xiàn)的最小缺陷尺寸在透照焊件厚度上所占的百分比來表示。由于預(yù)先無法了解沿射線穿透方向上的最小缺陷尺寸，為此必須采用已知尺寸的人工“缺陷”——象質(zhì)計來度量。

　　粘性土粘性土在未擾動狀態(tài)下的無側(cè)限抗壓強度與其重塑后立即進行試驗的無側(cè)限抗壓強度之比值。它表示粘土對擾動重塑作用敏感的一種特征量度。

　　相機芯片靈敏度是芯片的重要參數(shù)之一，它具有兩種物理意義。一種指光器件的光電轉(zhuǎn)換能力，與響應(yīng)率的意義相同。即芯片的靈敏度指在一定光譜范圍內(nèi)，單位曝光量的輸出信號電壓（電流），單位可以為納安/勒克斯（nA/LUX）、伏/瓦（V/W）、伏/勒克斯（V/LUX）、伏/流明（V/lm）。另一種是指器件所能傳感的最低輻射功率（或照度），與探測率的意義相同。單位可用瓦（W）或勒克斯（Lux）表示。

　　靈敏度、精密度、準(zhǔn)確度的區(qū)分儀器的靈敏度：靈敏度是指儀器測量最小被測量的能力。所測的最小量越小，該儀器的靈敏度就越高。如天平的靈敏度，每個毫克數(shù)就越小，即使天平指針從平衡位置偏轉(zhuǎn)到刻度盤一分度所需的最大質(zhì)量就越小。又如多用電表表盤上標(biāo)的數(shù)字“20kΩ/V”就是表示靈敏度的。它的物理意義是，在電表兩端加1V電壓時，使指針滿偏所要求電表的總內(nèi)阻Rv（表頭內(nèi)阻與附加電壓之和）為20kΩ。這個數(shù)字越大，靈敏度越高。這是因為U=IgRv，即Rv/U=1/Ig，顯然當(dāng)Rv/U越大，說明滿偏電流Ig越小，即該電表所能測量的最小電流越小，靈敏度便越高［1］ 。儀器的靈敏度也不是越高越好，因為靈敏度過高，測量時的穩(wěn)定性就越差，甚至不易測量，即準(zhǔn)確度就差。故在保證測量準(zhǔn)確性的前提下，靈敏度也不易要求過高。靈敏度一般是對天平和電氣儀表等而言，對直尺、卡尺、螺旋測微器則無所謂［1］ 。儀器的精密度：儀器的精密度，又稱精度，一般是指儀器的最小分度值。如米尺的最小分度為1mm，其精密度就是1mm，水銀溫度計的最小分度為0.2℃，其精度就是0.2℃。儀器的最小分度值越小，其精度就越高，靈敏度也就越高。比如最小分度為0.1℃的溫度計就比最小分度為0.2℃的溫度計靈敏度和精密度都高［1］ 。在正常使用情況下，儀器的精度高，準(zhǔn)確度也就高，這表明儀器的精度是一定準(zhǔn)確度的前提，有什么樣的準(zhǔn)確度，也就要求有什么樣的精度相適應(yīng)。這正是人們常用精度來描述一起準(zhǔn)確度的原因［1］ 。但是，儀器的精度并不能完全反映出其準(zhǔn)確度。例如一臺一定規(guī)格的電壓表，其內(nèi)部的附加電壓變質(zhì)，使其實際準(zhǔn)確度下降了，但精度卻不變?？梢娋扰c準(zhǔn)確度是有區(qū)別的。一般儀器都存在精度問題［1］ 。儀器的準(zhǔn)確度：儀器的準(zhǔn)確度一般是指在規(guī)定條件下測量它指針滿偏時出現(xiàn)的最大相對誤差的百分數(shù)值。某電表的準(zhǔn)確度是2.5級，其意義是指相對誤差不超過滿偏度的2.5%，即以其絕對誤差=量程×準(zhǔn)確度。如量程為0.6A的直流電流表，其最大絕對誤差=0.6A×2.5%=0.015A［1］ 。顯然用同一電表的不同量程測量同一被測量時，其最大絕對誤差使不同的。因此是用電表時，就存在一個選擇適當(dāng)量程擋的問題。準(zhǔn)確度一般是對電氣儀器而說的，對其他儀器無所謂準(zhǔn)確度［1］ 。